Appareil pour soins dentaires
On a déjà proposé de nombreux appareils pour soins dentaires destinés à assurer aussi bien le nettoyage des dents et des espaces interdentaires que le massage des gencives des usagers.
On connaît, notamment du brevet britannique
No 382430, un appareil plus particulièrement réservé aux dentistes, comprenant une buse destinée à la projection d'un liquide sur les dents et/ou les gencives des patients, un réservoir pour ce liquide et un dispositif pour pomper le liquide, par intermittence, du réservoir vers la buse de façon à former un jet pulsé à une fréquence d'environ 3000 pulsations par minute.
On a également proposé, dans le brevet américain
No 3227158, une amélioration à cet appareil consistant en une limitation de la fréquence des pulsations du jet liquide à des valeurs de l'ordre de 1200 à 1600 à la minute de manière à tenir compte du temps de relaxation des muqueuses gingivales soumises aux impacts périodiques du jet, c'est-à-dire de celui qui leur est nécessaire pour reprendre leur état normal après avoir été localement comprimées par le jet, et cela en vue d'optimaliser le massage des gencives.
En fait, bien que ces appareils aient effectivement permis de réaliser un massage gingival plus ou moins efficace, aucun d'eux n'a toutefois apporté une solution radicale au problème, quotidien pour l'homme, du nettoyage de ses dents et des espaces interdentaires de sa bouche.
En effet, bien qu'un jet liquide émis par l'un ou l'autre appareil présente un caractère pulsatoire et que.
en conséquence, ce jet produit sur les surfaces dentaires à nettoyer une série d'impacts successifs, à une fréquence correspondant à celle des pulsations dont il est animé, la désagrégation par le jet des dépôts recouvrant éventuellement ces surfaces n'a lieu que très lentement et de façon peu satisfaisante malgré la quantité souvent très importante du liquide projeté sur les surfaces à nettoyer.
Il a, à ce propos, été constaté que, lorsque un segment de filet liquide, de masse correspondant à celle émise par une buse pendant la durée d'une pulsation du jet, est projeté sur une surface recouverte par un dépôt, la dissociation de ce dépôt n'a lieu pratiquement que dans la zone d'impact de ce segment de filet et à l'instant où cet impact se produit, la masse d'eau arrivant ensuite sur le dépôt se contentant de s'écouler sur celui-ci en procédant à une érosion des seules parties périphériques du dépôt.
Dans la trentaine d'années séparant la parution des deux brevets cités précédemment, il a également été proposé soit des appareils destinés à effectuer uniquement un massage mécanique ou pneumatique des gencives, soit des brosses à dents au fonctionnement de plus en plus perfectionné. Parmi celles-ci, on citera en particulier la brosse à dents électrique Broxodent (marque déposée), dont le moteur oscillant lui confère une efficacité particulière, notamment en ce qui concerne le nettoyage des dents et, dans une moindre mesure il est vrai, celui des espaces interdentaires, ainsi que le massage des gencives.
Plus récemment, certains constructeurs onl présenté sur le marché un dispositif constituant un compromis entre les appareils à jet pulsé cités précédemment et les brosses à dents à entraînement mécanique de la brosse.
Ce dispositif comporte un réservoir pour un liquide, une pompe alimentant un conduit flexible à partir de ce réservoir et une pièce à main disposée à l'extrémité libre du conduit et destinée à supporter amoviblement soit une buse, soit une brossette vibrante, la seconde étant évidemment destinée à pallier les inconvénients résultant de l'emploi de la première, dont il a été question précédem- ment. En fait, l'utilisation de ce dispositif constitue une opération longue et fastidieuse, en particulier si le dispositif en question est employé alternativement par les divers membres d'une famille qui disposent chacun d'une buse et d'une brossette propre.
L'usager doit en effet commencer par enlever de la pièce à main du dispositif la brossette ou la buse de son familier, y monter sa buse, nettoyer sa denture par projection d'un jet, enlever la buse et la remplacer par sa propre brossette pour achever le nettoyage, puis rincer cette brossette et éventuellement la buse. Mis à part ces inconvénients d'ordre pratique, ce dispositif en présente un autre d'ordre purement économique qui est essentiellement dû à l'usure des brossettes dont il convient d'assurer le remplacement périodique.
L'invention se propose d'obvier aux inconvénients cités et a, à cet effet, pour objet un appareil pour soins dentaires, comprenant une buse pour la projection d'un jet liquide sur les surfaces dentaires de l'usager et un dispositif pour alimenter la buse en liquide à projeter, caractérisé par des moyens pour fractionner le jet de la buse, à proximité de son origine, en une série de masselottes unitaires, de manière à solliciter lesdites surfaces par percussion des projectiles liquides ainsi obtenus.
L'invention sera maintenant décrite en se référant au dessin schématique annexé, donné à titre d'exemple, dans lequel:
la fig. 1 montre une forme d'exécution possible d'un appareil pour soins dentaires, objet de l'invention;
la fig. 2 illustre, à très grande échelle, le processus de formation des gouttelettes à la sortie de la buse de cet appareil;
les fig. 3 et 4 mettent en évidence la différence entre le mode d'action de ces gouttelettes sur un dépôt dentaire et celui d'un jet liquide pulsé.
L'appareil représenté au dessin (fig. 1) est constitué essentiellement par un réservoir R, destiné à contenir une masse de liquide S (eau pure ou additionnée de dentifrice.
par exemple) et relié par un segment de conduit C1 à une pompe P pour l'alimentation sous pression en liquide prélevé du réservoir R d'une buse B à laquelle cette pompe est reliée par un conduit souple I. Cette buse est solidaire d'un vibreur V, par exemple un vibreur à fonctionnement électromagnétique, avec lequel elle est enfermée dans un boîtier Bo, représenté schématiquement par un rectangle au dessin, que l'usager de l'appareil saisit de la main pour diriger sur sa denture le jet sortant de la buse.
Le vibreur V est commandé par un signal périodique produit par un générateur électronique de vibrations G et amplifié par un amplificateur A. La fréquence de ce signal est au minimum de l'ordre de 1000 périodes par seconde, soit de 60 000 périodes par minute.
En l'absence des vibrations dues au générateur G, et si l'ajutage de sortie de la buse B est de section circulaire, le jet J produit par cette buse est absolument cylindrique et est en équilibre sur toute sa longueur sous l'action de ses forces de cohésion interne. Cet équilibre est toutefois relativement précaire et peut être rompu dès l'instant où le jet est l'objet d'une perturbation quelconque produite à son origine, c'est-à-dire à la sortie de la buse. En particulier, on sait depuis longtemps que lorsqu'un jet est soumis au voisinage de son origine à une vibration de périodicité relativement élevée, on obtient une altération de forme de ce jet qui va en s'accentuant de façon exponentielle à partir de l'origine.
Si la vibration est régulière, cette altération est telle que le jet voit se former au voisinage immédiat de la buse une série de rétrécissements de son profil toujours plus accentués, ce jet se subdivisant en masselottes liquides à partir d'une certaine distance de la buse, masselottes qui acquièrent la forme sphérique sous l'action des tensions superficielles.
C'est précisément ce phénomène physique, par ailleurs bien connu, qui est mis en ceuvre dans l'appareil illustré en fig. 1, en vue de diviser le jet produit par la buse B en une suite de projectiles liquides ayant forme de gouttes sphériques, destinés à percuter sur les surfaces dentaires à nettoyer. La fig. 2 met en évidence la formation de ces gouttes g à partir du jet cylindrique J sortant de la buse B, au fur et à mesure que l'on s'éloigne de cette buse.
Ce fractionnement du jet J en gouttelettes est en effet particulièrement important en ce qui concerne le nettoyage des dents et des espaces interdentaires ainsi que nous allons le voir en nous référant aux fig. 3 et 4 sur chacune desquelles 1 représente en coupe, par exemple, une portion d'une dent, vue à très grande échelle, et 2 un dépôt constitué, par exemple, par des résidus de nourriture.
Sur la fig. 3, ce dépôt est attaqué par un jet continu de liquide, il, produit à l'aide d'un appareil connu par exemple, alors que, sur la fig. 4, ce même dépôt est soumis à un bombardement par envoi d'une suite de pojec- tiles liquides j2 se présentant sous forme de gouttelettes sphériques produites grâce à l'appareil de la fig. 1.
Dans le cas de la fig. 3, le jet il ne désagrège partiellement la partie centrale du dépôt 2 que lors de son impact sur ce dépôt, la vitesse de la masse d'eau arrivant ensuite à chaque instant dans la zone du dépôt 2 étant considérablement ralentie de par la présence de l'eau arrivée à l'instant précédent, laquelle joue en quelque sorte le rôle de tampon entre le dépôt à désagréger et le jet: I'eau se limite à s'écouler sur le dépôt en direction centrifuge et son action ne se fait, en fait, sentir que sous forme d'érosion des zones périphériques du dépôt.
Dans le cas de la fig. 4, le processus est par contre tout à fait différent car chaque gouttelette jl percute à son tour sur le dépôt 2: il y a donc autant d'impacts par unité de temps que de gouttelettes produites. En outre, lors de chaque impact, l'effet d'explosion de chaque gouttelette vient s'ajouter à celui d'écrasement de la gouttelette sur le dépôt, ce qui contribue à améliorer encore le rendement avec lequel le jet fractionné effectue la désagrégation de ce dépôt.
Il convient de plus de signaler que, pour une même vitesse de projection, I'efficacité du bombardement réa
lisé, par percussion de telles gouttelettes sur les surfaces dentaires et gingivales, augmente au fur et à mesure que le diamètre des gouttelettes produites par fractionnement
diminue.
Cette efficacité est en effet d'autant plus importante que les gouttelettes de forme sphérique tendent à ne pas
éclater le plus longtemps possible lorsqu'elles arrivent à l'impact, sous l'action de la tension superficielle qui
en assure la cohésion, ces gouttelettes se comportant alors comme de véritables projectiles solides.
A la limite, l'efficacité maximum serait obtenue si chaque gouttelette réussissait à communiquer intégrale
ment son énergie cinétique sans exploser ni rebondir. En
théorie, la chose peut alors s'expliquer par le fait que, pour une gouttelette de rayon déterminé animée par une
vitesse donnée Vo, l'énergie cinétique qui peut être em
magasinée dans cette gouttelette devient inférieure à
l'énergie nécessaire pour fractionner cette gouttelette à
l'impact, par exemple en deux parties égales, compte
tenu des forces de cohésion qui la maintiennent sous
forme de gouttelette unique. On peut notamment mon trer que tel est le cas lorsque les gouttelettes ont un rayon répondant à la relation
EMI3.1
dans laquelle
e = poids spécifique du liquide,
coefficient de tension superficielle du liquide,
Vo = vitesse de propulsion des gouttelettes.
Pour de l'eau, et si Vo = 20 m/s, la valeur de R est, par exemple, de l'ordre du micron.
I1 découle de ce qui précède que l'efficacité la meilleure serait obtenue en formant des gouttelettes présentant un rayon R de valeur légèrement inférieure à celle obtenue par la relation ci-dessus car, dans ce cas, l'éner- gie cinétique qu'il est possible de communiquer à chaque gouttelette est maximale, sans que la gouttelette ne se brise à l'impact.
En pratique, un calibrage aussi fin des gouttelettes obtenues par fractionnement est pratiquement impossible à réaliser mais il n'en demeure pas moins que, grâce au fonctionnement, dut-il ne permettre que la formation de gouttelettes présentant au minimum un diamètre de 3 à 4 dixièmes de mm, le rendement énergétique de la percussion du jet fractionné sur l'impact est très supérieur au rendement d'un jet de même débit horaire non fractionné.
I1 s'ensuit que, pour un même débit de liquide projeté par la buse, le lavage réalisé dans le cas de la projection de gouttelettes est de loin supérieur à celui obtenu en projetant un jet pulsé, même à 3000 pulsations par minute. Corollairement, à qualité de lavage égale, la quantité de liquide employée en faisant usage de l'appareil selon l'invention sera très inférieure à celle nécessaire avec les appareils connus. Bien entendu, le temps de lavage sera aussi proportionnellement plus réduit.
L'efficacité de l'appareil décrit est telle qu'il est possible de débarrasser les dents non seulement des dépôts de faible étendue, mais également des plaques recouvrant même la totalité de chaque dent, et surtout des particules remplissant les espaces interdentaires auxquels il est particulièrement difficile d'accéder même avec les brosses à dents électriques les plus efficaces.
I1 est évident que l'appareil décrit peut également être utilisé pour réaliser le massage des gencives de l'usager en plus de ses fonctions de nettoyage décrites et cela en le complétant par un dispositif réalisant une pulsation, de fréquence appropriée, de la colonne liquide alimentant la buse B. C'est ainsi qu'on pourrait, par exemple, équiper un tel appareil d'une pompe P à fonctionnement discontinu, par exemple d'une pompe à piston, capable de réaliser une alimentation de la buse B pulsée à une fréquence convenable compte tenu du temps de relaxation des muqueuses des gencives, le vibrateur V réalisant une modulation du jet pulsé de la manière indiquée précédemment.
Bien que dans la description qui précède on n'ait fait mention que de la possibilité de communiquer une vibration au jet sortant de la buse par attaque directe de toute la buse, il est évident que cette vibration pourra être transmise au jet également d'autres façons: on pourra en particulier soumettre le jet non pas à des vibrations de nature mécanique, mais à des vibrations acoustiques ou même à des vibrations de la pression hydraulique du liquide alimentant la buse B.